固态策略设计三明治结构Bi2Se3@C纳米复合材料实现高容量锂存储

《Applied Ocean Research》：Sandwiched Bi 2Se 3@C nanocomposite designed by solid-state strategy with high lithium storage capacity

本文报道了一种通过低温固相化学反应与原位硒化法制备的三明治结构Bi2Se3@C纳米复合材料。该设计通过碳层包覆Bi2Se3纳米颗粒，有效抑制了体积膨胀和硒溶失，增大了层间距并提供丰富活性位点，使其在锂离子电池（LIBs）中展现出卓越的倍率性能（3 A g?1下476 mAh g?1）和循环稳定性，为合金/转化型负极材料的设计提供了新思路。

　　

结果与讨论

如图1a所示，所有样品的衍射峰均与菱方结构Bi₂Se₃（JCPDS NO. 33–0214）完美匹配，尖锐的衍射峰表明Bi₂Se₃具有优异的结晶度。对于Bi₂Se₃@C-6/1样品，由于硒粉不足导致晶体生长受限，所有衍射峰强度均显著减弱。图1b中sp³杂化碳的典型特征峰表明碳层成功包覆，进一步通过拉曼光谱中D带与G带的强度比证实了碳材料的缺陷程度与石墨化水平，这有利于锂离子（Li⁺）的快速传输。

结论

总而言之，通过低温固相化学反应与原位硒化策略构建的碳层夹覆Bi₂Se₃纳米颗粒（Bi₂Se₃@C）复合材料，在提升合金/转化双机制电极材料的循环稳定性方面展现出巨大优势。电极材料的低工作电压可通过合金化反应实现，而转化反应产物与导电碳基质可作为缓冲带，缓解体积膨胀并提升界面离子传导效率。该研究为高性能锂离子电池负极材料的设计提供了新视角。